Технология конструкционных материалов: Учебное пособие по дисциплине «Технологические процессы машиностроительного производства», страница 60

Постоянный ток прямой полярности используется обычно при сварке массивных деталей из черных металлов, когда для хорошего провара требуется выделить больше тепла в свариваемом металле. При сварке переменным током форма сварочной дуги с полярностью электродов не связана и на обоих электродах выделяется одинаковое количество тепла. Основными параметрами сварочной дуги являются напряжение на электродах, сила сварочного тока и длина дуги.

При постоянном значении сварочного тока с увеличением длины дуги напряжение возрастает вследствие повышения электросопротивления межэлектродного промежутка.

В момент возбуждения дуги требуется повышенное напряжение между электродами для сообщения свободным электронам большой энергии движения и обеспечения ионизации дугового промежутка. При установившемся режиме сварки, когда дуговой промежуток ионизирован, на­пряжение дуги снижается. При постоянной длине дуги ее напряжение и сила тока могут быть выражены графической зависимостью UД = f(lД), называемой статической вольт-амперной характеристикой сварочной дуги (рис. 59).

Рис. 59. Статическая вольт–амперная характеристика сварочной дуги

В зависимости от значения сварочного тока вольт-амперную характеристику можно разделить на три характерных участка. Hа первом участке при значении тока до 80 А напряжение дуги резко падает. Это объясняется тем, что при дуге малой мощности с повышением значением тока увеличивается площадь сечения столба дуги и его электропроводность. Дуга при небольших значениях тока малоустойчива и при сварке используется ограниченно. С увеличением тока до 800 А (участок II) напряжение дуги остается постоянным. При данных условиях площадь активных пятен увеличивается пропорционально току, в связи с этим плотность тока и падение напряжения во всех участках дугового разряда остаются постоянными. Сварочная дуга с такой характеристикой используется наиболее широко.

На третьем участке при значениях тока свыше 800 А напряжение дуги повышается, так как при больших значениях тока его плотность на катоде сильно увеличивается, а рост катодного пятна ограничивается поверхностью электрода, что вызывает снижение электропроводности. Дуга с высокими значениями тока используется при автоматической сварке под слоем флюса и в среде защитных газов.

Перенос электродного материала в сварочную ванну осуществляется в основном под действием электромагнитных сил и сил тяжести в виде капель размером от 0,1 до 6,0 мм в диаметре. Чем выше сварочный ток и его плотность на электроде, тем меньше размер капель. На границе переходa твердого металла электрода в жидкое состояние под действием сил поверхностного натяжения и магнитных сил образуется сужение, называемое шейкой. Проходящий по электроду ток создает вокруг него магнитное поле и, взаимодействуя с последним, образует силу, сжимающую шейку, способствуя отрыву капли. По мере утонения шейки осевое усилие возрастает и оторвавшаяся капля приобретает большую скорость. В момент разрыва шейки жидкий металл интенсивно нагревается, что приводит к взрыву с образованием паров и возникновению сил, ускоряющих движение капли от электрода к сварочной ванне.

Сила тяжести при сварке в нижнем положении способствует переносу капель жидкого металла электрода в сварочную ванну, а при сварке в потолочном положении, когда капли электродного металла направляются снизу вверх, препятствует этому. Потолочные швы выполняются более короткой дугой. Электродный металл, попадая в сварочную ванну, перемешивается с расплавленным основным металлом. Кристаллизация расплавленных металлов приводит к образованию сварного шва.

12.2.  ОБОРУДОВАНИЕ СВАРОЧНОГО ПОСТА

ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

 ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

Специально оборудованное место для сварки называется сварочным постом. Сварочный пост для ручной дуговой сварки включает:

— сварочную установку;

— принадлежности и инструмент сварщика;

— дополнительное оборудование (металлический стол, кабину или ширму и т. п.).